Question

1．美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池．其构造如图1所示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中进入，并在电极表面放电．
（1）a是负极（填正或负），b是正极（填正或负），电极反应式分别为：a2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O），bO₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）如图2是一个化学过程的示意图．已知甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O
①请回答：甲池是原电池装置，B（石墨）电极的名称是阳极．
②写出下列电极反应式：通入CH₃OH的电极的电极反应式是CH₃OH-6e^-+8OH^-=6H₂O+CO₃^2-，A（Fe）电极的电极反应式为Ag⁺+e^-=Ag．
③乙池中反应的化学方程式为4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
④当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上转移电子0.05mol．

Answer 1

分析 （1）氢氧燃料电池中，原电池工作时，氢氧燃料电池的总反应为2H₂+O₂=2H₂O；通入氢气的一极a为电源的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极b为原电池的正极，发生还原反应；
（2）①燃料电池中通氧气的是正极，通燃料的是负极，和正极相连的是阳极，和负极相连的是阴极；
②燃料电池中燃料失电子发生氧化反应，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；B电极与原电池负极相连，为阴极，银离子在B上得电子；
③乙为电解池，电解质溶液为AgNO₃，根据电解池的工作原理来回答；
④根据电极方程式计算．

解答 解：（1）氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O），正极电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案为：负；正；2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O）；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）①甲装置是燃料电池，属于原电池，其中通氧气的是正极，通燃料的是负极，和正极相连的是阳极，和负极相连的是阴极，所以石墨电极的名称是阳极，故答案为：原电池；阳极；
②燃料电池中燃料失电子发生氧化反应，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，其电极的电极反应式是CH₃OH-6e^-+8OH^-═6H₂O+CO₃^2-；B电极与原电池负极相连，为阴极，银离子在B上得电子，其电极方程式为：Ag⁺+e^-=Ag；
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═6H₂O+CO₃^2-；Ag⁺+e^-=Ag；
③乙为电解池，电解质溶液为AgNO₃，则乙池中反应的化学方程式为4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，
故答案为：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
③乙池中A（Ag）极上银离子得电子生成Ag，其电极反应为Ag⁺+e^-=Ag，已知A（Ag）极的质量增加5.40g时，n（Ag）=0.05mol，则转移电子为0.05mol，
故答案为：0.05．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，明确离子放电顺序是解本题关键，难点是电极反应式的书写，题目难度中等．